CHỦ ĐỀ 2: LỰC ĐẨY AC-SI-MET Bài 1: Một khối nhôm hình lập phương cạnh 20 cm nổi trên một châu thuỷ ngân.. Người ta đổ trên mặt thuỷ ngân một lớp dầu hoả sao cho dầu ngập ngang mặt trên k[r]
(1)ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP MÔN VẬT LÝ II CHỦ ĐỀ 2: LỰC ĐẨY AC-SI-MET Bài 1: Một khối nhôm hình lập phương cạnh 20 cm trên châu thuỷ ngân Người ta đổ trên mặt thuỷ ngân lớp dầu hoả cho dầu ngập ngang mặt trên khối lập phương a Tìm chiều cao lớp thuỷ ngân biết khối lượng riêng nhôm là 2,7 g/cm3 , thuỷ ngân là 13,6 g/cm3, dầu 800 kg/m3 b Tính áp suất mặt khối lập phương Bài 2: Một khối kim loại có trọng lượng 12 N, nhúng vào nước thì trọng lượng nó còn 8,4N a Tính lực đẩy Acsimet nước tác dụng vào khối lượng kim loại b Tính thể tích khối kim loại Biết trọng lượng riêng nước là 10 000N/m3 III.CHỦ ĐỀ 3:NHIỆT HỌC Bài 1: Dẫn m1 =300g nước nhiệt độ t1 = 100oC vào bình có m2 =500g nước đá nhiệt độ t2 =00C Tính nhiệt độ và khối lượng nước có bình có cân nhiệt Biết nhiệt hoá nước là 2,3.106 J/kg , nhiệt nóng chảy nước đá là 3,4.105 J/kg Bài 2:Trong bình nhiệt lượng kế ban đầu có chứa m0=400g nước nhiệt độ t0=250C Cho thêm khối lượng nước là t1=200C Cho thêm cục nước đá có khối lượng m2 nhiệt độ t2= -100C vào bình thì cuối cùng bình có khối lượng M=700g nước nhiệt độ t3=500C Tìm m1,tx,m2 ? Biết nhiệt dung riêng nước c1= 4200J/kg.K, nhiệt dung riêng nước đá c2 = 1800J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá là = 336000J/kg Bỏ qua trao đổi các chất bình nhiệt lượng kế và môi trường I.CHỦ ĐỀ :ĐIỆN HỌC R1 Bài 1: Cho đoạn mạch điện hình vẽ Với R1 = 30 ; R2 = R3 = R4 = 20 UAB không đổi R3 Dòng điện qua Ampekế là 6A A a Tìm điện trở tương đương đoạn mạch (0,75đ) b Tìm cường độ qua các điện trở (1,5đ) R2 R4 c Bỏ R4 thì cường độ dòng điện qua Ampekế là bao nhiêu ? (0,75đ) Bài 2:Cho mạch điện hình vẽ Hiệu điện hai dầu đoạn mạch U = 60 V, R1 = 10 ,R2 = R5 = 20 , R3 = R4 = 40 Vôn kế V là lý tưởng, bỏ qua điện trở các dây nối R P R3 Câu a: Tìm số vôn kế Câu b: Nếu thay vôn kế V bóng đèn có dòng điện định mức R3 Id = 0,4 A mắc vào hai điểm P và Q mạch điện thì bóng đèn R4 V R5 sáng bình thường.Tìm điện trở bóng đèn? M N Q R1 (2) ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI LỚP MÔN VẬT LÝ ĐÁP ÁN II CHỦ ĐỀ 2: LỰC ĐẨY AC-SI-MET Bài 1: a) Gọi khối lượng riêng nhôm là D , thuỷ ngân là D1 Trọng lượng riêng nhôm, thuỷ ngân, dầu là: d, d1, d2 D=2,7g/cm3 d=27000N/m3 D1 = 13,6g/cm3 =13600 kg/m3 d1 = 136000N/m3 ; d2 = 8000N/m3 Gọi x là chiều cao khối nhôm nhập thuỷ ngân Vậy 0,2- x :là chiều caocủa khối nhôm nhập dầu V1 = 0,2 0,2.x = 0,04x V2 = 0,2.0,2.( 0,2-x) = 0,04(0,2-x) Lực thuỷ ngân đẩy khối nhôm : F1= d1.V1= 0,04.d1.x Lực dầu đẩy khối nhôm: F2 = d2.V2 = 0,04(0,2-x).d2 Lực đẩy thuỷ ngân và dầu lên khối nhôm: F = F1+F2 = 0,04.d1.x + 0,04.(0,2-x).d2 Trọng lượng khối nhôm: P = d.V = 0,008.d Khối nhôm dầu và thuỷ ngân thì trọng lượng nó phải lực đẩy thuỷ ngân và dầu tức là: 0,008.d = 0,04.d1.x + 0,04(0,2-x).d2 0,2d = d1.x + (0,2-x).d2 0,2d = d1.x +0,2.d2-x.d2 0,2(d-d2) = x(d1-d2) 0, 2(d d ) 0, 2(27000 8000) 0, 03m d d 136000 8000 x= =>chiều dày lớp dầu là : 0,2-0,03 = 0,17m =17 cm b Áp suất mặt khối lập phương chính là áp suất gây cột thuỷ ngân cao 0,03m và cột dầu cao 17cm Vậy áp suất mặt khối lập phương là: p =d1.0,03+d2.0,17 p=136000.0,03+8000.0,17 p=5440N/m2 Bài 2: a) Lực đẩy Acsimet đặt vào khối kim loại F = P – P’=12 – 8,4= 3,6(N) b) Thể tích khối kim loại là : F 3, 3, 6.10 m3 360cm3 d 10000 F= d.V=> V= = III.CHỦ ĐỀ 3:NHIỆT HỌC Bài 1: Nếu nước ngưng tụ hết , nó toả nhiệt lượng : Q1 = L.m1 = 2,3.106.0,3 = 6,9.105 (J) Nhiệt lượng cần để nước đá nóng chảy hết: Q2 = m2 =0,5.3,4.105= 1,7.105 (J) (3) Q1> Q2 chứng tỏ nước đá nóng chảy hết Nhiệt lượng Q’2 cần thiết để làm nước từ t2 nóng tới t1: Q’2=c.m(t1-t2)= 4200.0,5.100=2,1.105 (J) Q2+Q’2=3,8.105 (J) Vậy Q1>Q2+Q’2 Chứng tỏ nước nóng tới 100oC Còn nước dẫn vào thì không ngưng tụ hết, nên: Nhiệt độ cần nhiệt là 1000C Q2 Q '2 1, 7.105 2,1.105 0,165 Kg 2,3.10 Khối lượng nước ngưng tụ : m’= Khối lượng nước có bình đó là: M = m2 +m’ = 0,5+0,165= 0,665 Kg = 665g Bài 2: Quá trình cân nhiệt sau đổ m1 nhiệt độ tx vào bình thì nhiệt độ cân cuối là t1: c1.m0(t0-t1) = c1.m1(t1-tx) m0t0 m1t x 0, 4.25 m1t x 20 m m 0, m 1 =>t = (1) Ta có m0+ m1+ m2 = M =>m1+ m2 = M-m0 = 700-400 =3 00g = 0,3 kg (2) Khi thả cục nước đá vào ta có: Qtoả ==c1(m0+m1).(t1-t3) Qthu=m2c2.(0-t2)+ m2+m2c1.(t3-0) Ta có Qtoả = Qthu c1.(m0+m1).(t1-t3)=m2c2.(0-t2)+ m2+m2c1.(t3-0) c1.(m0+m1).(t1-t3)=-m2c2t2+ m2+m2c1t3 (3) Thay số vào ta được: 375m2=(0,4+m1).63 (4) Từ(2)và (4) ta được: m1= 0,19932kg m2= 0,10068kg Thay m1 vào m2 vào (1) =>ta tx=9,970C LỚP ĐIỆN HỌC I.CHỦ ĐỀ : Bài 1: Mạch điện vẽ lại sau : R1 R3 R2 R4 a Tính R1234 Ampekế và dây nối có điện trở không đáng kể nên U = Ta tìm các điện trở : R34 = R3.R4/ (R3+R4) =20.20/(20+20) =10 R234 = R2+ R34 = 20 + 10 =30 R1234 = R1 R234 = 30.30/(30+30) = 15 b Tính các cường độ dòng điện R3 = R4 => I3 = I4 (4) R1 = R234 => I1= I2 I3 = I4= I1/2 = I2/2 Mặt khác ta có IA = I3+ I1 = 6A => I1 + I2/2 = 3I1/2 = 6A => I1 = 4A = I I3 = I4 = 2A c Số Ampekế bỏ R4 mạch điện vẽ lại R1234 = R1.R23/ (R1 + R23) = 30.40/ (34+40) = 1200/70 = 120/7 UAB = R1.I1 = 30.4 = 120 V Số Ampekế lúc này là R1 I = U/R =120/ (120/7) = A R2 R3 Bài 2: R2 P R3 R4V a) Khi vôn kế mắc vào hai điểm P và Q ta có (R2 n tR3)// (R4 nt R5) R23 = R45 = 60 A => RMN= 30 - Điện trở tương đ ương toàn mạch: R = RMN + R1 = 30 + 10 = 40 - Cường độ dòng điện mạch chính U 60 I 1,5 A R 40 - Cường độ dòng địên qua R2 và R4 I 1,5 0, 75 A I2 = I = 2 => UPQ = R4.I4 –R2.I2 = 40.0,75 -20 0,75 = 15 V Vậy số vôn kế là 15 V b) Khi thay vôn kế V đèn Do R2=R5 và R3=R4 (mạch đối xứng) Ta có: I2=I5 ; I3=I4 => I=I2+I3 và Iđ=I2-I3=0,4A (1) Mặt khác ta có: U=U1+U2+U3=(I2+I3)R1+R2I2+R3I3 60=10(I2+I3)+20I2+40I3 =3I2 + 5I3 (2) Giải hệ phương trình (1) và (2) Ta được: I2 =1A = I5 ; I3 = 0,6A = I4 Mặt khác ta có: UMN=I2R2+I3R3=I2R2+IđRđ+I5R5 I3R3= IđRđ+I5R5 0,6.40=0,4Rđ +1.20 => Rđ =10 R R1 Q U (5) II CHỦ ĐỀ 2: QUANG HỌC Bài 1: Trường hợp ảnh cùng chiều với vật: OA/1B /1 đồng dạng OA1B1 nên: A/1 B /1 OB /1 OB / A1 B1 = OB1 = a = OB/ = 3(a 5) A/1 FA/1 B /1 đồng dạng FOI nên: A 1B A/1 B /1 FB /1 OB /1 f OB /1 3 OI A1B1 FO f f / / A1 / Từ phương trình trên ta suy ra: 3(a 5) 2 f (1) B1 F O B1 Trường hợp ảnh ngược chiều (ảnh thật) OA/ B / đồng dạng OA2 B2 nên: A/ B / A/ B / OB / 3 A2 B2 OB2 a 5 OB/2= 3(a 5) FA/ B / đồng dạng FOI nên: A/ B / A/ B / FB / OB / f OB / 3 OI A2 B2 FO f f 3(a 5) 4 f Kết hợp phương trình ta có: Giải (1) và (2) ta a = 15 cm ; f = 15 cm A2 (2) I B2 O F B/ A/2 (6) (7)